一种多智能体事件驱动编队控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多智能体事件驱动编队控制系统，包括：领导者、多个跟随者；其中，所述领导者与至少一个所述跟随者之间通信，用于根据第一动作信息生成第一跟随指令；多个所述跟随者之间相互通信，所述跟随者用于根据第二动作信息和所述第一跟随指令生成第二跟随指令，或根据第三跟随指令和所述第二动作信息生成所述第二跟随指令，并根据所述第二跟随指令实现预设队形。本发明专利技术提出的一种多智能体事件驱动编队控制系统为非线性多智能体编队控制系统，与现有的针对线性多智能体编队控制系统相比，拓展了应用范围，使得该系统更有利于实际应用。

A Multi-Agent Event-Driven Formation Control System and Its Method

The invention relates to a multi-agent event-driven formation control system, comprising a leader and a plurality of followers, in which the leader communicates with at least one of the followers to generate a first follower instruction based on the first action information, and a plurality of the followers communicate with each other for generating according to the second action information and the first follower instruction. The second follow instruction is generated as a second follow instruction, or according to the third follow instruction and the second action information, and the preset formation is realized according to the second follow instruction. The multi-agent event-driven formation control system is a non-linear multi-agent formation control system. Compared with the existing linear multi-agent formation control system, the proposed multi-agent event-driven formation control system expands the application scope and makes the system more conducive to practical application.

【技术实现步骤摘要】
一种多智能体事件驱动编队控制系统及方法
本专利技术属于多智能体控制
，具体涉及一种多智能体事件驱动编队控制系统及方法。
技术介绍
智能体是人工智能领域中一个很重要的概念。任何独立的能够思想并可以同环境交互的实体都可以抽象为智能体。多智能体系统是多个智能体组成的集合，它的目标是将大而复杂的系统建设成小的、彼此互相通信和协调的，易于管理的系统。多智能体系统作为人工智能的一个重要分支，得到了人们的广泛关注。多智能体系统具有自主协调控制和分布式控制的性能，并具有自行组织的能力、学习能力和推理预测的能力。多智能体系统的研究启发于自然界生物群集行为，如编队迁徙的鸟群、结队巡游的鱼群、协同工作的蚁群。这些生物通过个体协调，能够完成单一个体无法完成的任务。多智能系统通过个体间的合作能够以较小的代价完成更复杂的任务。编队控制通常是指多个智能体组成的团队在向特定目标或方向运动的过程中，通过智能体间的局部信息通信，相互之间保持预定的队形的控制问题。编队控制可以使多智能体系统能够更加有效地完成指定的任务，在航天航空、智能交通和智能机器人等领域有着广泛的应用背景。目前，在编队控制方面，国内外已经开展了大量理论和实物研究，主要集中于队形生成、队形保持、队形切换、队形避障等方面。然而，现有的编队控制技术存在下列不足：第一，大部分编队控制研究局限于模型已知的多智能体系统，但是在实际应用中很难获取到智能体的精确模型，导致大部分研究成果难于应用到实际控制系统中。第二，针对动态未知的多智能体系统，提出的自适应编队控制局限于未知动态满足匹配条件的多智能体系统，即智能体的未知动态可以通过控制器进行前馈补偿。第三，现有编队控制研究属于基于时间驱动的控制方法，系统以固定的周期采样更新控制器，会导致系统已经实现期望的编队控制时，控制器仍然在更新，造成系统资源的浪费。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种多智能体事件驱动编队控制系统及方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种多智能体事件驱动编队控制系统，包括：领导者、多个跟随者；其中，所述领导者与至少一个所述跟随者之间通信，用于根据第一动作信息生成第一跟随指令；多个所述跟随者之间相互通信，所述跟随者用于根据第二动作信息和所述第一跟随指令生成第二跟随指令，或根据第三跟随指令和所述第二动作信息生成所述第二跟随指令，并根据所述第二跟随指令实现预设队形。在本专利技术的一个实施例中，所述第一动作信息包括所述领导者的位置信息和速度信息；所述第二动作信息包括所述跟随者的位置信息和速度信息。在本专利技术的一个实施例中，所述跟随者包括：传感器模块、触发机制模块、触发开关模块、控制器、执行器；其中，所述传感器用于获取所述第二动作信息、所述第一跟随指令和第三跟随指令；所述触发机制模块用于根据所述第一跟随指令或第三跟随指令生成所述第二跟随指令，并通过所述第二动作信息计算驱动偏差；所述触发开关模块用于通过所述驱动偏差与设定阈值生成控制指令；所述控制器用于根据所述控制指令和所述第二跟随指令控制所述执行器实现所述预设队形。在本专利技术的一个实施例中，所述触发机制模块包括零阶保持器；所述零阶保持器用于存储原始第二动作信息；所述零阶保持器还用于根据所述控制指令更新所述原始第二动作信息。本专利技术的另一个实施例提供了一种多智能体事件驱动编队控制方法，包括：获取第一跟随指令、第三跟随指令和第二动作信息；根据所述第一跟随指令、所述第三跟随指令和第二动作信息获取第二跟随指令；根据所述第二动作信息计算驱动偏差；通过所述第二跟随指令和所述驱动偏差实现当前跟随者的预设队形。在本专利技术的一个实施例中，获取第一跟随指令、第三跟随指令和第二动作信息，包括：通过领导者的第一动作信息获取所述第一跟随指令；通过相邻跟随者的第二跟随指令获取所述第三跟随指令；通过跟随者的当前位置信息、原始位置信息、当前速度信息和原始速度信息获取所述第二动作信息。在本专利技术的一个实施例中，根据所述第二动作信息计算驱动偏差，包括：通过所述当前速度信息与所述原始速度信息计算速度偏差；通过所述当前位置信息与所述原始位置信息计算位置偏差；根据所述速度偏差和位置偏差计算所述驱动偏差。在本专利技术的一个实施例中，所述速度偏差与所述位置偏差的计算公式为：其中，ei1(t)为所述位置偏差，pi(t)为所述当前位置信息，pi(tik)为所述原始位置信息，ei2(t)为所述速度偏差，vi(t)为所述当前速度信息，vi(tik)为所述原始速度信息。在本专利技术的一个实施例中，通过所述第二跟随指令和所述驱动偏差实现当前跟随者的预设队形，包括：通过第二跟随指令计算误差信号；根据所述误差信号计算所述设定阈值；根据所述设定阈值和所述驱动偏差实现当前跟随者的预设队形。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1)本专利技术提出的一种多智能体事件驱动编队控制系统为非线性多智能体编队控制系统，与现有的针对线性多智能体编队控制系统相比，拓展了应用范围，使得该系统更有利于实际应用。2)本专利技术提出的一种多智能体事件驱动编队控制方法能够解决系统未知、动态不满足匹配条件的非线性多智能体系统的编队控制问题，放宽了编队控制对系统模型的限制，且控制算法对外界环境具有鲁棒性，对自身模型的不确定性具有自适应能力。3)本专利技术提出的一种多智能体事件驱动编队控制方法，在满足期望控制性能的同时，有效的减少了调整编队的队形次数，降低了通信资源和计算资源。附图说明图1为本专利技术提供的一种多智能体事件驱动编队控制系统的结构示意图；图2为本专利技术提供的一种多智能体事件驱动编队控制方法的原理示意图；图3为本专利技术提供的编队控制轨迹示意图；图4为本专利技术提供的编队驱动偏差示意图；图5至图8分别为本专利技术提供的跟随者1至跟随者4的调整预设队形的频率示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1至图8，图1为本专利技术提供的一种多智能体事件驱动编队控制系统的结构示意图；图2为本专利技术提供的一种多智能体事件驱动编队控制方法的原理示意图；图3为本专利技术提供的编队控制轨迹示意图；图4为本专利技术提供的编队驱动偏差示意图；图5至图8分别为本专利技术提供的跟随者1至跟随者4的调整预设队形的频率示意图。本专利技术实施例提供了一种多智能体事件驱动编队控制系统，具体包括：领导者、多个跟随者；其中，所述领导者与至少一个所述跟随者之间通信，用于根据第一动作信息生成第一跟随指令；多个所述跟随者之间相互通信，所述跟随者用于根据第二动作信息和所述第一跟随指令生成第二跟随指令，或根据第三跟随指令和所述第二动作信息生成所述第二跟随指令，并根据所述第二跟随指令实现预设队形。进一步地，所述第一动作信息包括当前所述领导者的位置信息和速度信息；所述第二动作信息包括当前所述跟随者的位置信息和速度信息。具体地，所述第二动作信息包括当前速度信息、当前位置信息、原始位置信息、原始速度信息。具体地，本实施例提供的领导者和跟随者均选取动态未知的二阶线性模型，跟随者模型可通过下式表示：其中，下标i表示第i个跟随者，i为大于等于1的整数；pi，vi为跟随者的位置信息和速度信息；为跟随者的位置变化率和速度变换率；τi表示跟随者的控制输入，即跟随者通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多智能体事件驱动编队控制系统，其特征在于，包括：领导者、多个跟随者；其中，所述领导者与至少一个所述跟随者之间通信，用于根据第一动作信息生成第一跟随指令；多个所述跟随者之间相互通信，所述跟随者用于根据第二动作信息和所述第一跟随指令生成第二跟随指令，或根据第三跟随指令和所述第二动作信息生成所述第二跟随指令，并根据所述第二跟随指令实现预设队形。

【技术特征摘要】
1.一种多智能体事件驱动编队控制系统，其特征在于，包括：领导者、多个跟随者；其中，所述领导者与至少一个所述跟随者之间通信，用于根据第一动作信息生成第一跟随指令；多个所述跟随者之间相互通信，所述跟随者用于根据第二动作信息和所述第一跟随指令生成第二跟随指令，或根据第三跟随指令和所述第二动作信息生成所述第二跟随指令，并根据所述第二跟随指令实现预设队形。2.根据权利要求1所述的事件驱动编队控制系统，其特征在于，所述第一动作信息包括所述领导者的位置信息和速度信息；所述第二动作信息包括所述跟随者的位置信息和速度信息。3.根据权利要求1所述的事件驱动编队控制系统，其特征在于，所述跟随者包括：传感器模块、触发机制模块、触发开关模块、控制器、执行器；其中，所述传感器用于获取所述第二动作信息、所述第一跟随指令和第三跟随指令；所述触发机制模块用于根据所述第一跟随指令或第三跟随指令生成所述第二跟随指令，并通过所述第二动作信息计算驱动偏差；所述触发开关模块用于通过所述驱动偏差与设定阈值生成控制指令；所述控制器用于根据所述控制指令和所述第二跟随指令控制所述执行器实现所述预设队形。4.根据权利要求3所述的事件驱动编队控制系统，其特征在于，所述触发机制模块包括零阶保持器；其中，所述零阶保持器用于存储原始第二动作信息；所述零阶保持器还用于根据所述控制指令更新所述原始第二动作信息。5.一种多智能体事件驱动编队控制方法，其特征在于，包括：获取第一跟随指令、第三跟随指令...

【专利技术属性】
技术研发人员：王巍，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21